CN104715688A - 全新可提高显色性的大型车载led显示多屏联动控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明全新可提高显色性的大型车载LED显示多屏联动控制装置的光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型；散射型发光二极管适合于做指示灯用。

Description

全新可提高显色性的大型车载LED显示多屏联动控制装置

本发明全新可提高显色性的大型车载LED显示多屏联动控制装置属于电子领域。

展开 LED结构

LED（Light Emitting Diode），发光二极管，主要由支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂五种物料所组成。

LED是一种能够将电能转化为光能的半导体，它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。据分析，LED的特点非常明

LED灯泡以及灯具段片(18张)显，寿命长、光效高、辐射低与功耗低。白光LED的光谱几乎全部集中于可见光频段，其发光效率可超过150lm/W（2010年）。将LED与普通白炽灯、螺旋节能灯及T5三基色荧光灯进行对比，结果显示：普通白炽灯的光效为12lm/W，寿命小于2000小时，螺旋节能灯的光效为60lm/W，寿命小于8000小时，T5荧光灯则为96lm/W，寿命大约为10000小时，而直径为5毫米的白光LED光效理论上可以超过150lm/W，寿命可大于100000小时。有人还预测，未来的LED寿命上限将无穷大。随着LED散热技术的改进，室外照明LED灯、投光灯等大功率LED照明灯具已经实现工业化生产并开始被大量应用。对色温和显色性要求很高的室内照明的舞台灯、影棚灯等也已实现量产并投入应用。适用范围最大、用量也最大的通用照明的T8、T5、T4灯管和代替白炽灯和节能灯的螺口球泡灯已形成系列化，使用寿命已高达5万小时。LED照明已进入高速发展期。

封装形式

依据异样的运用场合、异样的外形尺度、散热计划和发光作用。LED封装方式多种多样。当前，LED按封装方式分类首要有Lamp-LED、TOP-LED、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED、Flip Chip-LED等  lamp-led封装工艺流程段

Lamp-LED（垂直LED）

Lamp-LED早期呈现的是直插LED，它的封装选用灌封的方式。灌封的进程是先在LED成型模腔内注入液态环氧树脂，然后刺进压焊好的LED支架，放入烘箱中让环氧树脂固化后，将LED从模腔中脱离出即成型。由于制作工艺相对简略、成本低，有着较高的市场占有率。

SMD-LED（贴片LED）

贴片LED是贴于线路板外表的，适合SMT加工，可回流焊。很好地处理了亮度、视角、平整度、可靠性、一致性等问题，选用了更轻的PCB板和反射层材料，改善后去掉了直插LED较重的碳钢材料引脚，使显现反射层需求填充的环氧树脂更少，意段是减少尺度，下降分量。这样，贴片LED可轻易地将产物分量减轻一半，最终使运用愈加完满。

Side-LED（侧发光LED）

LED封装的另一个要数旁边面发光封装。若是想运用LED当LCD（液晶显现器）的背光光源，那么LED的旁边面发光需与外表发光一样，才能使LCD背光发光均匀。固然运用导线架的描绘，也可以到达旁边面发光的意段，可是散热作用欠好。不过，Lumileds公司创造反射镜的描绘，将外表发光的LED，使用反射镜原理来发成侧光，成功地将高功率LED运用在大尺度LCD背光模组上。

TOP-LED（顶部发光LED）

顶部发光LED是比较常见的贴片式发光二极管。首要运用于多功能超薄手机和PDA中的背光和状况指示灯。

High-Power-LED（高功率LED）

为了取得高功率、高亮度的LED光源，厂商们在LED芯片及封装描绘方面向大功率方向开展。当前，能接受数W功率的LED封装已呈现。比方Norlux系列大功率LED的封装布局为六角形铝板作底座(使其不导电)的多芯片组合，底座直径31．75mm，发光区坐落其间心部位，直径约(0.375×25．4)mm，可包容40只LED管芯，铝板还作为热沉。这种封装选用惯例管芯高密度组合封装，发光功率高，热阻低，在大电流下有较高的光输出功率，也是一种有开展前景的LED固体光源。 

可见，功率型LED的热特性直接影响到LED的工作温度、发光功率、发光波长、运用寿命等，因而，对功率型LED芯片的封装描绘、制作技能显得愈加重要。

Flip Chip-LED（覆晶LED）

LED覆晶封装布局是在PCB基本上制有复数个穿孔，该基板的一侧的每个穿孔处都设有两个异样区域且互为开路的导电原料，而且该导电原料是平铺于基板的外表上，有复数个未经封装的LED芯片放置于具有导电原料的一侧的每个穿孔处，单一LED芯片的正极与负极接点是使用锡球分别与基板外表上的导电材料连接，且于复数个LED芯片面向穿孔的一侧的外表皆点有透明材料的封胶，该封胶是呈一半球体的形状坐落各个穿孔处。归于倒装焊布局发光二极管。

LED可以直接把电能转化为光能。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附着  LED灯株

在一个支架上，是负极，另一端连接电源的正极，整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的。  贴片LED

分类

1、按发光管发光颜色分

可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。

根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管适合于做指示灯用。

2、按发光管出光面特征分

分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1；把φ5mm的记作T-1（3/4）；把φ4.4mm的记作T-1（1/4）。

由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。

从发光强度角分布段来分有三类：

（1）高指向性。一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测***。

（2）标准型。通常作指示灯用，其半值角为20°～45°。

（3）散射型。这是视角较大的指示灯，半值角为45°～90°或更大，散射剂的量较大。

3、按发光二极管的结构分

有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。

4、按发光强度和工作电流分

有普通亮度的LED（发光强度10mcd）；把发光强度在10～100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同）。

除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。　

相关知识

陶瓷LED天花灯(9张)LED的亮度是跟LED的发光角度有必然关系的，LED的角度越小它的亮度越高，生产工艺不一样，使用寿命略有不同。5MM的LED180度角的白光的发光强度只有几百MCD，15度角的光强在一万多两万MCD，在户外用大功率的LED，亮度就更高了，单个功率有1W、3W、5W，还有的是用多个大功率组合成一个大功率的LED，功率去到几百W都有。

色温和亮度没关系，而亮度和流明值有关

来看几个相关概念：

（1）光通量（lm）

由于人眼对不同波长的电磁波具有不同的灵敏度，我们不能直接用光源的辐射功率或辐射通量来衡量光能量，必须采用以人眼对光的感觉量为基准的单位----光通量来衡量。光通量用符号Φ表示，单位为流明（lm）。

（2）发光强度（cd）

光通量是说明某一光源向四周空间发射出的总光能量。不同光源发出的光通量在空间的分布是不同的。发光强度的单位为坎德拉，符号为cd，它表示光源在某单位球面度立体角(该物体表面对点光源形成的角)内发射出的光通量。1 cd = 1 lm/1 sr （sr：立体角的球面度单位）。

陶瓷(5张)（3）亮度（cd/m2)　

亮度是表示眼睛从某一方向所看到物体发射光的强度。单位为坎德拉/平方米[cd/m2]，符号为L，表明发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量，它等于1平方米表面上发出1坎德拉的发光强度。

（4）色温( Color Temperature )

当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源的色温，用绝对温度K（开尔文，开氏度 = 摄氏度 + 273.15 ）表示。

显色性(Color rendering property)

原则上，人造光线应与自然光线相同，使人的肉眼能正确辨别事物的颜色，当然，这要根据照明的位置和目的而定。 

光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性。通常叫做"显色指数"（Ra）。显色性是指事物的真实颜色（其自身的色泽）与某一标准光源下所显示的颜色关系。Ra值的确定，是将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源和被测试光源下做比较，色差越小则表明被测光源颜色的显色性越好。 

Ra值为100的光源表示，事物在其灯光下显示出来的颜色与在标准光源下一致。

 行业发展应用

鉴于LED 的自身优势，主要应用于以下几大方面：

(1) 显示屏、交通讯号显示光源的应用LED 灯具有抗震耐冲击、光响应速度快、省电和寿命长等特点，广泛应用于各种室内、户外显示屏，分为全色、双色和单色显示屏，全国共有100 多个单位在开发生产。交通信号灯主要用超高亮度红、绿、黄色LED，因为采用LED 信号灯既节能，可靠性又高，所以在全国范围内，交通信号灯正在逐步更新换代，而且推广速度快，市场需求量很大，是个很好的市场机会。

(2) 汽车工业上的应用汽车用灯包含汽车内部的仪表板、音响指示灯、开关的背光源、阅读灯和外部的刹车灯、尾灯、侧灯以及头灯等。汽车用白炽灯不耐震动撞击、易损坏、寿命短，需要经常更换。1987年，我国开始在汽车上安装LED高位刹车灯。由于LED响应速度快, 可以及早提醒司机刹车，减少汽车追尾事故，在发达国家，使用LED制造的中央后置高位刹车灯已成为汽车的标准件，美国HP公司在1996年  半导体照明

推出的LED汽车尾灯模组可以随意组合成各种汽车尾灯。此外，在汽车仪表板及其他各种照明部分的光源，都可用LED灯来担当，所以均在逐步采用LED 照明。我国汽车工业正处于大发展时期，是推广LED 照明灯的极好时机。近几年内会形成年产10亿元的产值，5 年内会形成每年30 亿元的产值。

(3) LED背光源以高效侧发光的背光源最为引人注目，LED作为LCD背光源应用，具有寿命长、发光效率高、无干扰和性价比高等特点， 已广泛应用于电子手表、手机、BP机、电子计算器和刷卡机上，随着便携电子产品日趋小型化，LED背光源更具优势，因此背光源制作技术将向更薄型、低功耗和均匀一致方面发展。LED是手机关键器件，一部普通手机或小灵通约需使用10 只LED器件，而一部彩屏和带有照相功能的手机则需要使用约20 只LED器件。现阶段手机背光源用量非常大，一年要用35 亿只LED芯片。我国手机生产量很大，而且大部分LED背光源还是进口的，对于国产LED产品来说，这是个极好的市场机会。

(4)LED照明光源早期的产品发光效率低，光强一般只能达到几个到几十个mcd，适用在室内场合，在家电、仪器仪表、通讯设备、微机及玩具等方面应用。随着LED散热技术的改进，LED光源替代白炽灯和荧光灯甚至是碘钨灯、高压钠灯等大功率光源的替代趋势已从局部应用领域开始发展。日本为节约能源，正在计划替代白炽灯的发光二极管项目( 称为" 照亮日本") ，头五年的预算为50 亿日元，如果LED替代半数的白炽灯和荧光灯，每年可节约相当于60 亿升原油的能源, 相当于五个1.35 ×106kW 核电站的发电量，并可减少二氧化碳和其它温室气体的产生，改善人们生活居住的环境。我国也于2004 年投资50 亿大力发展节能环保的半导体照明计划。

(5) 其它应用例如一种受到儿童欢迎的闪光鞋，走路时内置的LED会闪烁发光，仅温州地区一年要用5 亿只发光二极管；利用发光二极管作为电动牙刷的电量指示灯，据国内正在投产的制造商介绍, 该

LED灯具(5张)公司已有少量保健牙刷上市，预计批量生产时每年需要3 亿只发光灯；正在流行的LED圣诞灯，由于造型新颖、色彩丰富、不易碎破以及低压使用的安全性，近在香港等东南亚地区销势强劲，受到人们普遍的欢迎，正在威胁和替代现有电泡的圣诞市场。

(6)家用室内照明的LED产品越来受人欢迎，LED筒灯，LED天花灯，LED日光灯，LED光纤灯已悄悄地进入家庭！

（7）led广告宣传车，从2010年起开始流入国内。LED移动广告车（OMDM)，Outdoor Mobile Direct Mail advertising 是LED行业兴起后的伴生产物。是指由LED屏作为信息输出设备，移动车身作为重体的广告设备，自身可以变换位置，一般自带发电机、音响、电脑等设备，属于广告车中的一种。

发展历史

①1962年,GE、Monsanto、IBM的联合实验室开发出了发红光的磷砷化镓（GaAsP）半导体化合物，从此可见光发光二极管步入商业化发展进程。

②1965年，全球第一款商用化发光二极管诞生，它是用锗材料做成的可发出红外光的LED，当时的单价约为45美元。其后不久，Monsanto和惠普公司推出了用GaAsP材料制作的商用化红色LED。这种LED的效率为每瓦大约0.1流明，比一般的60至100瓦白炽灯的每瓦15流明要低上100多倍。

③1968年，LED的研发取得了突破性进展，利用氮掺杂工艺使GaAsP器件的效率达到了1流明/瓦，并且能够发出红光、橙光和黄色光。

④1971，业界又推出了具有相同效率的GaP绿色芯片LED。

⑤到20世纪70年代，由于LED器件在家庭与办公设备中的大量应用，LED的价格直线下跌。事实上，LED在那个时代主打市场是数字与文字显示技术应用领域。

⑥80年代早期的重大技术突破是开发出了AlGaAsLED，它能以每瓦10流明的发光效率

LED(5张)发出红光。这一技术进步使LED能够应用于室外信息发布以及汽车高位刹车灯(CHMSL)设备。

LED应用产品选购注意事项

1.看电池，有普通电池和锂电两种，虽然锂电为可充电电池，但寿命低，约2年，LED的寿命约10年，可根据实际情况来选择。耐高温、耐老化、充放电次数多的电源电池为最佳。

2.看灯泡，灯泡熄灭的情况下，肉眼是很难区分它的好坏的，可以在点亮的情况下看灯泡的一致性。以一颗贴片LED为最佳！聚光、耐摔、永不炸灯泡，射程远，可达100米； 

3.看光圈，好的LED手电筒光圈为均匀的一个圆，差的LED手电光斑分为黄蓝两色不均匀分布。

4.看亮度，好的LED手电筒亮度高，衰减速度慢。可以用流明计来测算。

5.看防水，好的LED手电筒具备防水功能，抗震性能好，即耐摔。

6.看外观，这个大家比我会看，我不多说了。我选择的是铝合金外壳，美观大方。

发展趋势

照明消耗约占整个电力消耗的20%，大大降低照明用电是节省能源的重要途径，为实现这

LED的出现打破了传统光源的设计方法与思路，有两种最新的设计理念。

1.情景照明：是2008年由飞利浦提出的情景照明，以环境的需求来设计灯具。情景照明以场所为出发点，旨在营造一种漂亮、绚丽的光照环境，去烘托场景效果，使人感觉到有场景氛围。

2.情调照明：是2009年由凯西欧提出的情调照明，以人的需求来设计灯具。情调照明是以人情感为出发点，从人的角度去创造一种意境般的光照环境。情调照明与情景照明有所不同，情调照明是动态的，可以满足人的精神需求的照明方式，使人感到有情调;而情景照明是静态的，它只能强调场景光照的需求，而不能表达人的情绪，从某种意义上说，情调照明涵盖情景照明。情调照明包含四个方面：一是环保节能，二是健康，三是智能化，四是人性化。

  LED手电筒

 优缺点本目录涉及专业领域知识，部分内容存在争议，已由香港科技大学工学院博士研究生 方向明核实查证。

LED的内在特征决定了它具有很多优点，诸如：

1、体积小

LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常小，非常轻。

2、耗电量低

LED耗电相当低，直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06瓦），电光功率转换接近30%。一般来说LED的工作电压是2-3.6V，工作电流是0.02-0.03A；这就是说，它消耗的电能不超过0.1W，相同照明效果比传统光源节能近80%。

3、使用寿命长

有人称LED光源为长寿灯。它为固体冷光源，环氧树脂封装，不存在灯丝发光易烧、热沉积等缺点，在恰当的电流和电压下，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。

4、高亮度、低热量

LED使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。

5、环保

LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时LED也可以回收再利用。光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源

6、坚固耐用

LED被完全封装在环氧树脂里面，比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，使得LED不易损坏。  LED灯

7、多变幻

LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生256×256×256=16777216种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种段像。

8、技术先进

与传统光源单调的发光效果相比，LED光源是低压微电子产品。它成功融合了计算机技术、网络通信技术、段像处理技术、嵌入式控制技术等，所以亦是数字信息化产品，是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。

9、综合

长寿命-寿命可超过十万小时，相比钨丝灯泡的寿命只有1000小时，稳固-没有移动部件，没有玻璃，大小-大多数的直径只有5毫米，能耗-高达9 0%的转换率将电能转化成光能，需要极少的电力供应，环保无毒-没有水银等有毒重金属，多功能性-可实现各种颜色变化，温度低-比HID或白炽灯更少的热辐射，直流低电压-某些应用场下更安全。

缺点

结果显示，这些LED灯中包含有锑、砷、铬、铅以及其他多种金属元素。其中，部分LED灯的有毒元素含量已经超过了监管部门制定的标准。比如在低亮度红色LED灯中，研究人员发现其铅含量超标达到8倍，镍含量也超标2.5倍。

实际上在美国加州法律中，绝大多数LED灯都已经被明确定义为有毒垃圾，如果使用普通填埋的办法处理将会污染土壤和地下水。而如果LED灯破碎，还可能会对直接接触的人体健康造成损害。但至今，无论各国政府还是民众都对LED灯的环境和健康危险知之甚少。

该报告表示，LED中的砷、铅、镍和铜元素对人体和环境的影响最为严重，未来应当进行更为细致深入的调查，以促进政府对LED产品的安全使用和回收处理制定规范。简单的说，大家应该清楚，虽然LED的能效非常高，但它绝非完全环保的选择，只是蕴含的潜在危险和其他照明技术不同罢了。

第二点 LED需要由于单个发光面比较窄，通常大规模集成在线路板上，形成一个比较大的发光源，由此会造成大量热量积累，有时会击穿电路板。所以LED灯的散热一定要好。第三点 人眼最不能接受的是蓝光和UV光(即紫外线光)，蓝光杀伤人眼活性细胞的能力是绿光的10倍，而UV光杀伤人眼活性细胞的能力又是蓝光的10倍，长期接触大量低波长的蓝光能大量杀伤人眼活性细胞，最终癌化形成斑块。而LED白光形成主要是靠450-455NM波长蓝光激发荧光粉，其中波长越低击发能力越强，通常LED的波长出厂控制在500NM之内，即450-455NM，或455-460NM，属于伤害最强的区段，如果波长变大，那么激发荧光粉的能力就下降，效率降低。人们为了追求亮度，通常更会加强LED的蓝光强度，点灯时间越久，荧光粉衰减越快，进而导致人眼接触的蓝光波段的光照越强烈，从而对人眼造成伤害。

所以LED灯具在道路交通的LED导航指示、LED路灯、LED台灯的使用上具有一定的不利因素，容易让人在使用过程中产生头晕眼花、不舒服的感觉，甚至长期使用会变成眼晴伤害，使得患眼病的机率会有所提高。

 光色运用照明用白光LED

可见光的光谱和LED白光的关系。 众所周之，可见光光谱的波长范围为380nm～760nm，是人眼可感受到的七色光——红、橙、黄、绿、青、蓝、紫，但这七种颜色的光都各自是一种单色光。例如LED发的红光的峰值波长为565nm。在可见光的光谱中是没有白色光的，因为白光不是单色光，而是由多种单色光合成的复合光，正如太阳光是由七种单色光合成的白色光，而彩色电视机中的白色光也是由三基色红、绿、蓝合成。由此可见，要使LED发出白光，它的光谱特性应包括整个可见的光谱范围。但要制造这种性能的LED，在工艺条件下是不可能的。根据人们对可见光的研究，人眼睛所能见的白光，至少需两种光的混合，即二波长发光（蓝色光+黄色光）或三波长发光（蓝色光+绿色光+红色光）的模式。上述两种模式的白光，都需要蓝色光，所以摄取蓝色光已成为制造白光的关键技术，即当前各大LED制造公司追逐的“蓝光技术”。国际上掌握“蓝光技术”的厂商仅有少数几家，所以白光LED的推广应用，尤其是高亮度白光LED在我国的推广还有一个过程。

白光LED的工艺结构和白色光源。 对于一般照明，在工艺结构上，白光LED通常采用两种方法形成，第一种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光；第二种是多种单色光混合方法。这两种方法都已能成功产生白光器件。  

白光LED照明新光源的应用前景。 为了说明白光LED的特点，先看看所用的照明灯光源的状况。白炽灯和卤钨灯，其光效为12～24流明/瓦；荧光灯和HID灯的光效为50～120流明/瓦。对白光LED：在1998年，白光LED的光效只有5流明/瓦，到了1999年已达到15流明/瓦，这一指标与一般家用白炽灯相近，而在2000年时，白光LED的光效已达25流明/瓦，这一指标与卤钨灯相近。2012年，白光LED的光效已达120流明/瓦，白光LED作家用照明光源开始推广普及。预计到2020年时，LED的光效可望达到200流明/瓦。

普通照明用的白炽灯和卤钨灯虽价格便宜，但光效低（灯的热效应白白耗电），寿命短，维护工作量大，但若用白光LED作照明，不仅光效高，而且寿命长（连续工作时间10000小时以上），几乎无需维护。德国Hella公司利用白光LED开发了飞机阅读灯；澳大利亚首都堪培拉的一条街道已用了白光LED作路灯照明；我国的城市交通管理灯也正用白光LED取代早期的交通秩序指示灯。可以预见不久的将来，白光LED定会进入家庭取代现有的照明灯。

LED光源具有使用低压电源、耗能少、适用性强、稳定性高、响应时间短、对环境无污染、多色发光等的优点，虽然价格较现有照明器材昂贵，仍被认为是它将不可避免地现有照明器件。

调光控制

传统上，LED的调光是利用一个DC信号或滤液PWM对LED中的正向电流进行调节来完成的。减小LED电流将起到调节LED光输出强度的作用，然而，正向电流的变化也会改变LED的彩色，因为LED的色度会随着电流的变化而变化。许多应用（例如汽车和LCD TV背光照明）都不能允许LED发生任何的色彩漂移。在这些应用中，由于周围环境中存在不同的光线变化，而且人眼对于光强的微小变化都很敏感，因此宽范围调光是必需的。通过施加一个PWM信号来控制LED亮度的做法允许不改变彩色的情况下完成LED的调光。

人们常说的真正彩色（True Color）PWM调光是利用一个PWM信号来调节LED的亮度。

调节LED亮度有三种常用方法：

（1）使用SET电阻，在LED驱动控制IC引脚RSET两端并联不同的转换电阻，使用一个直流电压设置LED驱动控制IC引脚RSET的电流，从而改变LED的正向工作电流，达到调节ALED发光亮度的目的。

（2）采用PWM技术，利用PWM控制信号，通过控制LED的正向工作电流的占空比来调节ALED的发光亮度。

（3）线性调节，最简便的方法是在LED驱动控制C中使用外部SET电阻来实现LED的调光控制。虽然，这种调光控制方法有效，但却缺乏灵活性，无法让用户改变光强度。线性调节则会降低效率，并引起白光LED朝向黄色光谱的色彩偏移。可能是轻微的偏移，但可在敏感应用中检测出。

采用数字或叫PWM的LED调光控制法以大于100HZ的开关工作频率，以脉宽调制的方法改变LED驱动电流的脉冲占空比来实理LED的调光控制，选用大于100HZ开关调光控制频率主要是为了避免人眼感觉到调光闪烁现象，在LED的PWM调光控制下，LED的发光亮度正比于PWM的脉冲占空比，在这种调光控制方法下，可以在高度调光比范围内保持LED的发光颜色不变，采用PWM的LED调光控制的调光比范围可达3000：1。

线性LED调光控制方法就是采用模拟调光控制方法，在模拟调光控制下，通过调节LED的正向工作电流来实现LED的调光控制，调光控制范围可达10：1。

如果要进一步降低LED的正向工作电流则会产生LED发光颜色发生变化和不能准确调节控制LED的正向工作电流的问题。

 参数效率一般最常见的LED工作功率都是设定于30至60毫瓦电能以下。在1999年开始引入了可以在1瓦电力输入下连续使用的商业品级LED。这些LED都以特大的半导体芯片来处理高电能输入的问题，而那半导体芯片都是固定在金属铁片上，以助散热。在2002年，在市场上开始有5瓦的LED的出现，而其效率大约是每瓦18至22流明。

2003年九月，Cree,Inc.公司展示了其新款的蓝光LED，在20毫安下达到35%的照明效率。他们亦制造了一款达65流明每瓦的白光LED商品，这是当时市场上最亮的白光LED。在2005年他们展示了一款白光LED原型，在350毫安工作环境下，创下了每瓦70流明的记录性效率。

今天，OLED的工作效率比起一般的LED低得多，最高的都只是在10%左右。但OLED的生产成本低得多，例如可以用简单的印制方法将特大的OLED数组安放在屏幕上，用以制造彩色显示屏。

 光强的测量

CIE规定了发光强度的测量距离有两种:远场(条件A) 为316mm ,对应的立体角为01001Sr；近场(条件B) 为100mm ,对应的立体角为0101Sr :两者之间可以相互转换,远场测量结果乘以10 就得到近场测量结果。

IEC规定的测量距离仅为近场(条件B) ,立体角< 0101Sr 。

对测量距离,CIE 明确规定从LED 的外壳顶端到光探测器的灵敏面。而IEC 规定得比较模糊。

评论:表面看起来,远场测量比近场测量有时候不确定度要小,因为在此条件下对测量距离、电流和杂散光的要求可相对低一些。但同时,LED 安装倾角的影响却相对增大,这可是一个大误差源。一般而论,远场条件可适用强照明及封装产品,而近场条件 适用于弱照明和芯片、指示灯和背光源等。故均有存在的必要性。其次,CIE 在逻辑上不够严谨。

首先,它用很大篇幅说明了LED 不是点光源,故距离平方反比定律不成立,发光强度这个概念也不适用。另外在实践上,它实际上是测量LED 在光电探测器灵敏面上的照度,然后乘以距离的平方而得到发光强度。

这样,曾经被否定的距离平方反比定律实际上仍用到了。简单说分为 : 同步控制***（与计算机输出内容同步）；异步脱机控制***（将内容存储在控制卡内，脱机运行） 　

随着近2年LED显示屏的飞速发展，LED控制***的市场也变的更加广阔，尤其是09年刚刚新起的维达U盘LED控制卡使用的最多，维达U盘LED控制卡可用串口连接电脑，也可用U盘传递信息，省电脑、免布线、支持模拟时钟、流水边框，维达U盘LED控制卡适合各种室内外显示屏，上市以来深受全国各地LED显示屏厂商喜爱。  LED控制卡

LED显示屏发展到今已逐步走入民用化，如各种店面用的门头屏、室内外的各种方形屏和其他的各种条型屏等。要配显示屏必须要配接一台电脑来更新内容，这使得很大一部分用户特别是广告用户更新节目困难。U盘LED控制卡解决了这一难题，使用U盘这个最常见而且价廉的信息传递媒介工具，即使用户没有电脑也可借助网吧、家里或者朋友的电脑编好内容去更新显示屏内容，U盘不需要一直插在显示屏或其延长线上，插上后几秒钟后信息便存入屏内，U盘便可拔走。U盘LED控制卡具有常用的串口通讯功能，想用电脑直接通讯的用户可直接接上使用。用U盘传递LED显示屏内容，并已逐步应用于全国各地的LED显示屏上。 

LED显示屏控制卡又称LED异步控制器，是LED段文显示屏的核心部件。负责接收来自计算机串行口的画面显示信息，置入帧存储器，按分区驱动方式生成LED显示屏所需的串行显示数据和扫描控制时序。

LED显示屏以显示各种文字、符号和段形为主。画面显示信息由计算机编辑，经RS232/485串行口预先置入LED显示屏的帧存储器，然后逐屏显示播放，循环往复。显示方式丰富多彩，显示屏脱机工作。LED显示屏因其控制灵活，操作方便，成本低廉，在社会各行业有着广泛的应用。

问题发展障碍

一、国内企业无核心技术

LED行业的上游的绝大部分核心专利被国外的厂商所掌握。我们没有掌握核心技术，尽管我们LED应用产品制造能力在全球占到50%,份额占到50%,但利润却是最低的一环。

LED芯片随工艺、数量增长采用更大尺寸晶圆片制作工艺，会不断的降低成本，每年在20%速度降低，LED芯片价格因数中，要将光效的提升也计入价格降低中，同样的价格购买了更好的产品。LED照明灯具的成本主要在LED芯片，只要芯片价格降下来，LED的流明单价能降到与现阶段的节能灯相当，室内照明就自然遍地开花。LED芯片还大有降价空间。

二、LED应用产品散热难

结构设计在灯具中大概占20%,一直以来中国勤劳的人民都会定价很低，20%成本认为很合理，最大的问题是怎样更有创新，设计更合理。

散热成本要维持在5%,实际散热设计很简单，把住两个方向：一是，LED芯片与外散热器件路径越短越好，越短你的散热设计就越好；二是，散热阻力，就是要有足够的散热传导路径同时也要有足够的‘散热道路’.这部分成本主要在结构，用于散热成本并不多。

三、LED应用电源管理

电源是LED灯具最薄弱的环节，严重滞后LED灯具发展，品质有待提高。设计占灯具成本的20%左右，有些高。随着技术发展电源大概在5-10%最为合理。

LED成本高，其实是相对其他光源来说，作为20世纪90年代才发明蓝光LED,从而导致LED白光得以实现的LED行业而言，其实LED制造成本并不高。尤其是LED环保、节能、不含汞，而且每季度LED灯具的价格都在往下滑，相信一定可以在较短的时间内达到人们能够接受的水平。　根据电网的用电规则和LED驱动电源的特性要求，在选择和设计LED驱动电源时要考虑到以下九大性能特点要求：

1．高可靠性 特别像LED路灯的驱动电源，装在高空，维修不方便，维修的花费也大。

2．高效率LED是节能产品[3]，驱动电源的效率要高。对于电源安装在灯具内的结构，尤为重要。因为LED的发光效率随着LED温度的升高而下降，所以LED的散热非常重要。电源的效率高，它的耗损功率小，在灯具内发热量就小，也就降低了灯具的温升。对延缓LED的光衰有利。

3．高功率因素功率因素是电网对负载的要求。一般70瓦以下的用电器，没有强制性指标。虽然功率不大的单个用电器功率因素低一点对电网的影响不大，但晚上大家点灯，同类负载太集中，会对电网产生较严重的污染。对于30瓦~40瓦的LED驱动电源，据说不久的将来，也许会对功率因素方面有一定的指标要求。 

4．驱动方式 通行的有两种：其一是一个恒压源供多个恒流源，每个恒流源单独给每路LED供电。这种方式，组合灵活，一路LED故障，不影响其他LED的工作，但成本会略高一点。另一种是直接恒流供电，LED串联或并联运行。它的优点是成本低一点，但灵活性差，还要解决某个LED故障，不影响其他LED运行的问题。这两种形式，在一段时间内并存。多路恒流输出供电方式，在成本和性能方面会较好。也许是以后的主流方向。

5．浪涌保护 LED抗浪涌的能力是比较差的，特别是抗反向电压能力。加强这方面的保护也很重要。有些LED灯装在户外，如LED路灯。由于电网负载的启甩和雷击的感应，从电网***会侵入各种浪涌，有些浪涌会导致LED的损坏。因此LED驱动电源要有抑制浪涌的侵入，保护LED不被损坏的能力。

6．保护功能 电源除了常规的保护功能外，最好在恒流输出中增加LED温度负反馈，防止LED温度过高。

7．防护方面 灯具外安装型，电源结构要防水、防潮，外壳要耐晒。

8．驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配。

9．要符合安规和电磁兼容的要求。

随着LED的应用日益广泛，LED驱动电源的性能将越来越适合LED的要求。

面临的问题

在国家推动产业结构优化升级、培育新的产业增长点这一战略任务的指导下,LED成为各地方政府的发展重点,东莞、惠州、佛山、深圳、大连、南昌、厦门等地方政府纷纷制定了产业发展战略规划,国内掀起了一股LED投资热潮。作为占据国内LED总产值的近半壁江山的广东,在5月发布的《关于加快经济发展方式转变的若干意见》中,将半导体照明(LED)产业列为广东重点主抓的三大战略性新兴产业之一。LED产业在广东已经形成了百舸争流的局面。深圳、东莞、佛山都已经将LED产业列为支柱型产业发展。LED产业已经呈现出全面开花之势。

国内LED企业迅速崛起并迅速扩大产能,为争夺LED市场展开攻略。从国内LED产业龙头企业三安光电到扩张产能的士兰微再到半路出家的德豪润达,LED产业热潮几乎席卷了整个行业,由于国内LED产品技术整体水平不高,国内企业普遍规模小、技术实力弱、产品档次也比较低,LED市场竞争激烈,相关厂商争打价格战,同时LED产业内也出现了无序投资、恶性竞争等现象。从国内市场动态和LED产业结构分布来看,已经出现很严重的重复投资的问题。 

另外,一些地方政府在发展经济中有意将地方市场向本地企业开放,或者以投资换市场的方式锁住地方市场,地方保护主义有抬头趋势。若不打破这种地方行政壁垒,必然带来地区之间的产业项目趋同,直接加大产业泡沫,阻碍区域一体化发展进程。不同区域要突出不同特色,要避免为短期利益简单重复建设,导致未来恶性竞争。 

此外,中国的LED照明还存在一系列其它问题,例如中国还没有LED灯具国家标准,只有一些地方的标准;我国本土LED灯具造型创新设计能力明显不足等。要解决好这些问题,才能使LED产业发展更加健康,LED产品才能更适应大众的需要。市场主导是LED照明产业可以长期健康发展的基础,政府要在政策、法规、研发投入、应用示范和标准等多方面来引导和扶持,全国一盘棋,整体规划,才能引导LED产业持续健康发展。

应用问题

1、 散热问题。LED虽然节能， 但与一般白炽灯饰一样， 一部分能量转化为光的过程中另外一部分能量转化成热量， 尤其是LED为点状发光光源， 其所产生的热量也集中在极小的区域， 若产生的热量无法及时散发出去， PE 结的结温将会升高， 加速芯片和封装树脂的老化， 还可能导致焊点融化， 使芯片失效， 进而直接影响LED的使用寿命与发光表现， 尤其是大功率LED, 其发热量更大，对散热技术要求更高。可以说散热问题直接关系到LED 的发展前景。因此要提升LED产品的散热能力， 关键还在于寻找一种可以加快将灯具表面热量快速带走的散热方式。

2、光色问题。LED发出的光与自然光相比仍有一定的差距，自然光具有非常强的黄色光谱成分， 给人一种暖暖的感觉。而LED发出的白光带有较多的蓝光成分， 在这种光的照明下人们的视觉感受不是很自然， 而且LED 所发出的光比较眩目， 容易引起眩光。

3、价格过高。当前同等照度的LED灯具价格仍然是传统灯具价格的4倍左右， 这对LED的推广和普及仍然是一个较大的障碍。

 封装技术1.扩晶：把排列的密密麻麻的晶片弄开一点便于固晶。

2.固晶：在支架底部点上导电/不导电的胶水(导电与否视晶片是上下  LED封装车间

型PN结还是左右型PN结而定）然后把晶片放入支架里面。

3.短烤：让胶水固化焊线时晶片不移动。

4.焊线：用金线把晶片和支架导通。

5.前测：初步测试能不能亮。

6.灌胶：用胶水把芯片和支架包裹起来。

7.长烤：让胶水固化。

8.后测：测试能亮与否以及电性参数是否达标。

9.分光分色把颜色和电压大致上一致的产品分出来。

10.包装。

 通讯技术既然高功率 LED 即将成为下一代固态照明(SSL)的主力,电子产业界也浮现了更为大胆的新思维。也就是舍弃拥挤不堪的射频频宽,改用速度快到人眼难以辨识的LED切换方式来传送数据,这样的方式便称为LED可见光通讯 (VLC)。透过先进的技术支援,每一种新的LED灯具都能以有线方式接取骨干网路,使不同设备间可实现无所不在的无线通讯,且不会增加现有射频频宽的负担。这种LED可见光通讯传输技术多采用白光LED ,因为白光LED特点为快速反应,能作为可见光通讯技术的基础。LED可见光传输技术是利用萤光灯或是白光LED等室内照明设备,发出肉眼无法察觉的高速明暗闪烁讯号,以无线方式来传输资料。采用可见光是因为其波长范围大,可透过设计将可见光讯号透过不同波长传输。而研发人员也会测试不同光波长,利用构成白光的不同色彩,对多条资料流进行编码内容的研发。 

LED可见光通讯技术的优点,在於可避免一般WLAN或高频无线传输的电磁波,对人体与周边电子设备造成干扰的影响,并可取代无线基地台,同时具备安全性高的特点。业界、标准组织,或者得到政府资助的计划都开始研发LED可见光通讯,其前景十分被看好。毕竟仅传统照明市场的规模便达到数兆美元,未来过渡到固态照明市场,其商机十分可观。

 重要参数正向工作电流If

它是指发光二极体正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6·IFm以下。 

正向工作电压VF

参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在IF=20mA时测得的。发光二极体正向工作电压VF在1.4～3V。在外界温度升高时，VF将下降。 

V-I特性

发光二极体的电压与电流的关系，在正向电压正小于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光。当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，发光。 

发光强度IV

发光二极体的发光强度通常是指法线（对圆柱形发光管是指其轴线）方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为（1/683）W/sr时，则发光1坎德拉（符号为cd）。由于一般LED的发光强度小，所以发光强度常用烛光(坎德拉, mcd)作单位。 

LED的发光角度

-90°- +90° 

光谱半宽度Δλ

它表示发光管的光谱纯度。 

半值角和视角

θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向（法向）的夹角。 

全形

根据LED发光立体角换算出的角度，也叫平面角。 

视角

指LED发光的最大角度，根据视角不同，应用也不同，也叫光强角。 

半形

法向0°与最大发光强度值/2之间的夹角。严格上来说，是最大发光强度值与最大发光强度值/2所对应的夹角。LED的封装技术导致最大发光角度并不是法向0°的光强值，引入偏差角，指得是最大发光强度对应的角度与法向0°之间的夹角。 

正向电流IFm

允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极体。 

反向电压VRm

所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极体可能被击穿损坏。 

工作环境topm

发光二极体可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极体将不能正常工作，效率大大降低。 

允许功耗Pm

允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。

 焊接要求1、生产时一定要戴防静电手套，防静电手腕，电烙铁一定要接地，严禁徒手触摸白光LED的两只引线脚。因为白光LED的防静电为100V,而在工作台上工作湿度为60%-90%时人体的静电会损坏发光二极体的结晶层，工作一段时间后（如10小时）二极体就会失效（不亮），严重时会立即失效。

2、焊接温度为260℃，3秒。温度过高，时间过长会烧坏芯片。为了更好地保护LED,LED胶体与PC板应保持2mm以上的间距，以使焊接热量在引脚中散除。

3、LED的正常工作电流为20mA,电压的微小波动（如0.1V）都将引起电流的大幅度波动（10%-15%）。因此，在电路设计时应根据LED的压降配对不同的限流电阻，以保证LED处于最佳工作状态。电流过大，LED会缩短寿命，电流过小，达不到所需光强。 一般在批量供货时会将LED分光分色，即同一包产品里的LED光强、电压、光色都是的，并在分光色表上注明。

4、LED透镜填充硅胶过程

（1） 基材表面应该清洁干燥。可以加热去除基材表面的湿气；可以用石脑油、甲基乙基酮肟（MEK）或其它合适的溶剂清洗基材表面。不应该使用对基材有溶解或腐蚀的溶剂，不应该使用有残留的溶剂。

（2） 按照推荐的混合比例——A:B = 1:1（重量比），准确称量到清洁的玻璃容器中，并充分混合均匀。使用高速的搅拌设备混合时，高速搅拌产生的热量有可能使胶的温度升高，从而缩短使用时间。

（3） 在10mmHg的真空下脱出气泡。一般在分配封装材料之前脱出气泡。根据需要在分配后也可以增加脱气泡的程序。

（4） 为保证胶料的可操作性，A、B混合后请在60分钟内用完。

（5） 最佳固化条件为在25℃下固化，3-4小时开始固化，完全固化需要24小时；亦可在50℃加热60min固化。当固化温度低于25℃时，适当延长固化时间或者提高固化温度有助于产品的完全固化。

 产业链LED产业链大致可以分为五个部分。一、原材料。二、LED上游产业，主要包括外延材料和芯片制造。三、LED中游产业，主要包括各种LED器件和封装。四、LED下游产业，主要包括各种LED的应用产品产业。五、测试仪器和生产设备。

关于LED上游、中游和下游产业，下面将有详细介绍这里重点介绍原材料产业和测试仪器和生产设备产业。发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。 

历史发光二极管 （英语：Light-Emitting Diode，简称LED） 是一种能发光的半导体电子元件。这种电子元件早  

在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等；随着白光发光二极管的出现而续渐发展至被用作照明。

LED只能往一个方向导通（通电），叫作正向偏置（正向偏压），当电流流过时，电子与空穴在其内复合而发出单色光，这叫电致发光效应，而光线的波长、颜色跟其所采用的半导体材料种类与掺入的元素杂质有关。具有效率高、寿命长、不易破损、开关速度高、高可靠性等传统光源不及的优点。白光LED的发光效率，在近几年来已经有明显的提升，同时，在每千流明的购入价格上，也因为投入市场的厂商相互竞争的影响，而明显下降。虽然越来越多人使用LED照明作办公室、家具、装饰、招牌甚至路灯用途，但在技术上，LED在光电转换效率(有效照度对用电量的比值)上仍然低于新型的荧光灯。

 简介  发光二极管

它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。 

发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算：

 计算方法R=（E－UF）/IF

式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流  发光二极管

 物理特性发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应接电源正极。有的发光二极管的两根引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线是正极。  发光二极管

与小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。把它的管心做成条状，用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管，每个数码管可显示0～9十个数目字。

 发光原理50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，

  发光二极管

它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。 

发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。

以下是传统发光二极管所使用的无机半导体物料和所它们发光的颜色

铝砷化镓(AlGaAs)-红色及红外线

铝磷化镓(AlGaP)-绿色

磷化铝铟镓(AlGaInP)-高亮度的橘红色，橙色，黄色，绿色

磷砷化镓(GaAsP)-红色，橘红色，黄色

磷化镓(GaP)-红色，黄色，绿色

氮化镓(GaN)-绿色，翠绿色，蓝色

铟氮化镓(InGaN)-近紫外线，蓝绿色，蓝色

碳化硅(SiC)(用作衬底)-蓝色

硅(Si)(用作衬底)-蓝色(开发中)

蓝宝石(Al2O3)(用作衬底)-蓝色

zincselenide(ZnSe)-蓝色

钻石(C)-紫外线

氮化铝(AlN),aluminiumgalliumnitride(AlGaN)-波长为远至近的紫外线

 分类发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光  发光二极管

二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。

普通单色发光二极管

普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点，可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属于电流控制型半导体器件，使用时需串接合适的限流电阻。

普通单色发光二极管的发光颜色与发光的波长有关，而发光的波长又取决于制  发光二极管

造发光二极管所用的半导体材料。红色发光二极管的波长一般为650~700nm，琥珀色发光二极管的波长一般为630~650 nm ，橙色发光二极管的波长一般为610~630 nm左右，黄色发光二极管的波长一般为585 nm左右，绿色发光二极管的波长一般为555~570 nm。 常用的国产普通单色发光二极管有BT（厂标型号）系列、FG（部标型号）系列和2EF系列，见表4-26、表4-27和表4-28。

常用的进口普通单色发光二极管有SLR系列和SLC系列等。

高亮度单色发光二极管

高亮度单色发光二极管和超高亮度单色发光二极管使用的半导体材料与普通单色发光二极管不同，所以发光的强度也不同。

通常，高亮度单色发光二极管使用砷铝化镓（GaAlAs）等材料，超高亮度单色发光二极管使用磷铟砷化镓（GaAsInP）等材料，而普通单色发光二极管使用磷化镓（GaP）或磷砷化镓（GaAsP）等材料。

常用的高亮度红色发光二极管的主要参数见表4-29，常用的超高亮度单色发光二极管的主要参数见表4-30。

变色发光二极管

变色发光二极管是能变换发光颜色的发光二极管。变色发光二极管发光颜色种类可分为双色发光二极管、三色发光二极管和多色（有红、蓝、绿、白四种颜色）发光二极管。

变色发光二极管按引脚数量可分为二端变色发光二极管、三端变色发光二极管、四端变色发光二极管和六端变色发光二极管。

常用的双色发光二极管有2EF系列和TB系列，常用的三色发光二极管有2EF302、2EF312、2EF322等型号。

闪烁发光二极管

闪烁发光二极管（BTS）是一种由CMOS集成电路和发光二极管组成的特殊发光器件，可用于报警指示及欠压、超压指示。

闪烁发光二极管在使用时，无须外接其它元件，只要在其引脚两端加上适当的直流工作电压（5V）即可闪烁发光。

电压控制型发光二极管

普通发光二极管属于电流控制型器件，在使用时需串接适当阻值的限流电阻。电压控制型发光二极管（BTV）是将发光二极管和限流电阻集成制作为一体，使用时可直接并接在电源两端。

红外发光二极管

红外发光二极管也称红外线发射二极管，它是可以将电能直接转换成红外光（不可见光）并能辐射出去的发光器件，主要应用于各种光控及遥控发射电路中。

红外发光二极管的结构、原理与普通发光二极管相近，只是使用的半导体材料不同。红外发光二极管通常使用砷化镓（GaAs）、砷铝化镓（GaAlAs）等材料，采用全透明或浅蓝色、黑色的树脂封装。

常用的红外发光二极管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等

 LED用GaN形成的蓝光LED1993年，当时在日本NichiaCorporation(日亚化工)工作的中村修二（ShujiNakamura）发明了基于宽禁带半导体材料氮化镓（GaN）和铟氮化稼（InGaN）的具有商业应用价值的蓝光LED，这类LED在1990 年代后期得到广泛应用。理论上蓝光LED结合原有的红光LED和绿光LED可产生白光，但白光LED却很少是这样造出来的。 

现时生产的白光LED大部分是通过在蓝光LED(near-UV,波长450nm至470nm)上覆盖一层淡黄色荧光粉涂层制成的，这种黄色磷光体通常是通过把掺了铈的YttriumAlum 

  发光二极管

inumGarnet(Ce3+:YAG)晶体磨成粉末后混和在一种稠密的黏合剂中而制成的。当LED芯片发出蓝光，部分蓝光便会被这种晶体很高效地转换成一个光谱较宽（光谱中心约为580nm）的主要为黄色的光。(实际上单晶的掺Ce的YAG被视为闪烁器多于磷光体。)由于黄光会刺激肉眼中的红光和绿光受体，再混合LED本身的蓝光，使它看起来就像白色光，而其的色泽常被称作“月光的白色”。这种制作白光LED的方法是由NichiaCorporation所开发并从1996年开始用在生产白光LED上。若要调校淡黄色光的颜色，可用其它稀土金属铽或钆取代Ce3+:YAG中掺入的铈(Ce)，甚至可以以取代YAG中的部份或全部铝的方式做到。而基于其光谱的特性，红色和绿色的对象在这种LED照射下看起来会不及阔谱光源照射时那么鲜明。

另外由于生产条件的变异，这种LED的成品的色温并不统一，从暖黄色的到冷的蓝色都有，所以在生产过程中会以其出来的特性作出区分。

另一个制作的白光LED的方法则有点像日光灯，发出近紫外光的LED会被涂上两种磷光体的混合物，一种是发红光和蓝光的铕，另一种是发绿光的，掺杂了硫化锌(ZnS)的铜和铝。但由于紫外线会使黏合剂中的环氧树脂裂化变质，所以生产难度较高，而寿命亦较短。与第一种方法比较，它效率较低而产生较多热(因为StokesShift前者较大)，但好处是光谱的特性较佳，产生的光比较好看。而由于紫外光的LED功率较高，所以其效率虽比较第一种方法低，出来的亮度却相若。

最新一种制造白光LED的方法没再用上磷光体。新的做法是在硒化锌(ZnSe)基板上生长硒化锌的磊晶层。通电时其活跃地带会发出蓝光而基板会发黄光，混合起来便是白色光。

 设计理念LED的出现打破了传统光源的设计方法与思路，目前有两种最新的设计理念。 

1.情景照明

是以环境的需求来设计灯具。情景照明以场所为出发点，旨在营造一种漂亮、绚丽的光照环境，去烘托场景效果，使人感觉到有场景氛围。 

2.情调照明

是以人的需求来设计灯具。情调照明是以人情感为出发点，从人的角度去创造一种意境般的光照环境。情调照明与情景照明有所不同，情调照明是动态的，可以满足人的精神需求的照明方式，使人感到有情调;而情景照明是静态的，它只能强调场景光照的需求，而不能表达人的情绪，从某种意义上说，情调照明涵盖情景照明。

 光源特点电压

LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。  发光二极管

效能

消耗能量较同光效的白炽灯减少80%

适用性

体积很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境 

稳定性

10万小时，光衰为初始的50%

响应时间

其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级

环境污染

无有害金属汞

颜色

发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和禁带宽度，实现红黄绿蓝橙多色发光。红光管工作电压较小，颜色不同的红、橙、黄、绿、蓝的发光二极管的工作电压依次升高。

价格

LED的价格越来越平民化，因LED省电的特性，也许不久的将来，人们都会的把白炽灯换成LED灯。我国部分城市公路、学校、厂区等场所已换装完LED路灯、节能灯等。

种类发展

最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红光（λp=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约0.1流明/瓦。 

70年代中期，引入元素In和N，使LED产生绿光（λp=555nm），黄光（λp=590nm）和橙光（λp=610nm），光效也提高到1流明/瓦。 

到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明/瓦。 

90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在红、橙区（λp=615nm）的光效达到100流明/瓦，而后者制成的LED在绿色区域（λp=530nm）的光效可以达到50流明/瓦。 

单色光LED的应用  发光二极管

最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。 

汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。1987年，我国开始在汽车上安装高位刹车灯，由于LED响应速度快（纳秒级），可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况，减少汽车追尾事故的发生。 

另外，LED灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏，匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。

 参数介绍LED的光学参数中重要的几个方面就是：光通量、发光效率、发光强度、光强分布、波长。

发光强度和光强分布

LED发光强度是表征它在某个方向上的发光强弱，由于LED在不同的空间角度光强相差很多，随之而来我们研究了LED的光强分布特性。这个参数实际意义很大，直接影响到LED显示装置的最小观察角度。比如体育场馆的LED大型彩色显示屏，如果选用的LED单管分布范围很窄，那么面对显示屏处于较大角度的观众将看到失真的段像。而且交通标志灯也要求较大范围的人能识别。

波长

对于LED的光谱特性我们主要看它的单色性是否优良，而且要注意到红、黄、蓝、绿、白色LED等主要的颜色是否纯正。因为在许多场合下，比如交通信号灯对颜色就要求比较严格，不过据观察我国的一些LED信号灯中绿色发蓝，红色的为深红，从这个现象来看我们对LED的光谱特性进行专门研究是非常必要而且很有意义的。

 检测普通发光二极管的检测

（1）用万用表检测。利用具有×10kΩ挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏。正常时，二极管正向电阻阻值为几十至200kΩ,反向电阻的值为∝。如果正向电阻值为0或为∞，反向电阻值很小或为0，则易损坏。这种检测方法，不能实质地看到发光管的发光情况，因为×10kΩ挡不能向LED提供较大正向电流。

如果有两块指针万用表（最好同型号）可以较好地检查发光二极管的发光情况。用一根导线将其中一块万用表的“+”接线柱与另一块表的“-”接线柱连接。余下的“-”笔接被测发光管的正极（P区），余下的“+”笔接被测发光管的负极（N区）。两块万用表均置×10kΩ挡。正常情况下，接通后就能正常发光。若亮度很低，甚至不发光，可将两块万用表均拨至×1mΩ若，若仍很暗，甚至不发光，则说明该发光二极管性能不良或损坏。应注意，不能一开始测量就将两块万用表置于×1mΩ，以免电流过大，损坏发光二极管。

（2）外接电源测量。用3V稳压源或两节串联的干电池及万用表（指针式或数字式皆可）可以较准确测量发光二极管的光、电特性。为此可按段10所示连接电路即可。如果测得VF在1.4～3V之间，且发光亮度正常，可以说明发光正常。如果测得VF=0或VF≈3V，且不发光，说明发光管已坏。

红外发光二极管的检测

由于红外发光二极管，它发射1～3μm的红外光，眼看不到。通常单只红外发光二极管发射功率只有数mW，不同型号的红外LED发光强度角分布也不相同。红外LED的正向压降一般为1.3～2.5V。正由于其发射的红外光人眼看不见，所以利用上述可见光LED的检测法只能判定其PN结正、反向电学特性是否正常，而无法判定其发光情况正常否。为此，最好准备一只光敏器件（如2CR、2DR型硅光电池）作接收器。用万用表测光电池两端电压的变化情况。来判断红外LED加上适当正向电流后是否发射红外光。

 测量原理光强度

把光强标准灯，LED和配有V（λ）滤光片的硅光电二极管安装和调试在光具座上，特别是严格地调灯丝位置，LED发光部位及接受面位置。

先用光强标准灯校准硅光电二极管，C=E/S

式中Rs=Is/Ds

Ds是标准灯与接受器之间的距离，I s是标准灯的光强度，R s是标准灯的响应。

Et=C ·R t式中E t是被测LED的照度，R t是被测LED的响应，则LED的光强度I t为：I t=E t ·Dt

式中Dt 是LED与接受面之距离。

对于LED来讲，其发光面是圆盖形状的，光分布是很特殊的，所以在不同的测量距离下，光强值会变化，偏离距离平方反比定律，即使固定了测量距离，但是由于接受器接受面积不同，其光强值也会变化。因此，为了提高测量精度，应该把测量距离和接受面积大小相对地给予固定为好。例如，测量距离按照GIE推荐采用316mm，接受器面积固定为10×10mm。在同一测量距离下，LED转角不同，其光强也相应地有变化，因此为了获得最佳值，最好读出最大读数R t为佳。

光通量

光通量测量在变角光度计的转台上进行，转台上安转了LED，该转台在其水平面上绕着垂直轴旋转±90度，LED在垂直面上绕着测光轴旋转360度。在水平面上和垂直面上的转角的控制是通过步进马达来实现的。转台在导轨上随意移动，当测量标准灯时，转台应离开导轨。

测量时大转盘在水平面上绕垂直轴旋转，步进角度为0.9°，正方向90°，反方向90°。LED自身也在旋转，在每一个水平角度下，垂直平面上每隔18°进行一次信号采集，转完360°之后共采集到20个数据，按下式计算总光通量。

如果大盘旋转0°～90°时，小盘转0°～360°即可。但是大盘旋转0°～90°时，有可能LED安装不均匀（不对称）而引起误差，因此最好的解决办法是大盘转－90°～0°～90°，小盘仍然转0°～360°，把大盘0°～90°和－90°～0°两个范围内绝对值相等的角度上的照度值取平均值来作为0°  发光二极管

～90°内的值。

LED总光通量测量的第二种方法是积分求法。此方法的优点是简单易行，但测量精度不高。LED的总光通量计算方法如下，先计算离积分球入射窗口（入射窗口面积 A）1 距离上标准灯（光强值 I s）进入积分球内的光通量Φs，Φs=I s · A /I 2

读出接收器上的光电流信号i s，然后把LED置于窗口上，读出相应的接收器光电流信号it，则LED的总光通量Φ为：

Φt=It/IsΦs·K 式中 K 为色修正系数。

测量方法

发光二极管的光谱功率分布测量，目的是掌握LED的光谱特性和色度，再者是为了对已测得的LED的光度量值进行修正。

在测量LED光谱功率分布时，应注意以下几点，一个是在与标准光谱辐照度进行比较时由于标准灯的光谱辐强度比LED强得多，为了避免这个问题，最好在标准灯前加一个中性滤光片，使它的光谱辐强度接近于LED。

LED的光谱宽度很窄，为了准确地描绘LED的光谱分布轮廓，最好采用窄带波长宽度的单色仪进行测量，波长间隔为1nm为好。 

按下式计算LED的光谱功率分布E t。

Etλ=Esλ·Itλ/Isλ。

Claims (3)

1. 可提高显色性的大型车载LED显示多屏联动控制装置色温和亮度没关系，而亮度和流明值有关

来看几个相关概念：

光通量（lm）

由于人眼对不同波长的电磁波具有不同的灵敏度，我们不能直接用光源的辐射功率或辐射通量来衡量光能量，必须采用以人眼对光的感觉量为基准的单位----光通量来衡量；光通量用符号Φ表示，单位为流明（lm）；

发光强度（cd）

光通量是说明某一光源向四周空间发射出的总光能量；不同光源发出的光通量在空间的分布是不同的；发光强度的单位为坎德拉，符号为cd，它表示光源在某单位球面度立体角(该物体表面对点光源形成的角)内发射出的光通量；1 cd = 1 lm/1 sr （sr：立体角的球面度单位）。

2. 可提高显色性的大型车载LED显示多屏联动控制装置是表示眼睛从某一方向所看到物体发射光的强度；单位为坎德拉/平方米[cd/m2]，符号为L，表明发光体在特定方向单位立体角单位面积内的光通量，它等于1平方米表面上发出1坎德拉的发光强度；

色温( Color Temperature )

当光源所发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度就称为该光源的色温，用绝对温度K（开尔文，开氏度 = 摄氏度 + 273.15 ）表示；

显色性(Color rendering property)

原则上，人造光线应与自然光线相同，使人的肉眼能正确辨别事物的颜色，当然，这要根据照明的位置和目的而定； 

光源对于物体颜色呈现的程度称为显色性；通常叫做"显色指数"（Ra）；显色性是指事物的真实颜色（其自身的色泽）与某一标准光源下所显示的颜色关系；Ra值的确定，是将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源和被测试光源下做比较，色差越小则表明被测光源颜色的显色性越好； 

Ra值为100的光源表示，事物在其灯光下显示出来的颜色与在标准光源下一致；

可提高显色性的大型车载LED显示多屏联动控制装置的自身优势，主要应用于以下几大方面：

显示屏、交通讯号显示光源的应用LED 灯具有抗震耐冲击、光响应速度快、省电和寿命长等特点，广泛应用于各种室内、户外显示屏，分为全色、双色和单色显示屏，全国共有100 多个单位在开发生产；交通信号灯主要用超高亮度红、绿、黄色LED，因为采用LED 信号灯既节能，可靠性又高，所以在全国范围内，交通信号灯正在逐步更新换代，而且推广速度快，市场需求量很大，是个很好的市场机会；

可提高显色性的大型车载LED显示多屏联动控制装置以高效侧发光的背光源最为引人注目，LED作为LCD背光源应用，具有寿命长、发光效率高、无干扰和性价比高等特点， 已广泛应用于电子手表、手机、BP机、电子计算器和刷卡机上，随着便携电子产品日趋小型化，LED背光源更具优势，因此背光源制作技术将向更薄型、低功耗和均匀一致方面发展；LED是手机关键器件，一部普通手机或小灵通约需使用10 只LED器件，而一部彩屏和带有照相功能的手机则需要使用约20 只LED器件；现阶段手机背光源用量非常大，一年要用35 亿只LED芯片；可提高显色性的大型车载LED显示多屏联动控制装置它具有很多优点，诸如：体积小LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常小，非常轻；耗电量低

LED耗电相当低，直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06瓦），电光功率转换接近30%；一般来说LED的工作电压是2-3.6V，工作电流是0.02-0.03A；这就是说，它消耗的电能不超过0.1W，相同照明效果比传统光源节能近80%。

3. 使用寿命长，有人称LED光源为长寿灯；它为固体冷光源，环氧树脂封装，不存在灯丝发光易烧、热沉积等缺点，在恰当的电流和电压下，使用寿命可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上高亮度、低热量，ED使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。